Локальные сети (LAN), протоколы IP и TCP.

Локальные сети LANs (Local Area Network) – это «физические» сети, которые производят соединения между машинами (компьютерами и другими сетевыми устройствами). Бывают ещё сети «виртуальные», но об этом – не сейчас.

Здесь мы будем говорить о вычислительных (компьютерных) сетях, а не о сетях телекоммуникационных, хотя в последнее время происходит их активная конвергенция (взаимопроникновение).

Локальные сети могут быть развёрнуты дома, в учебных заведениях, на предприятиях и других организациях.

Протокол IP (Internet Protocol) обеспечивает соединение между локальными сетями. Слово Internet означает «межсетевой». IP обеспечивает «абстрагирование» нижележащей структуры локальных сетей при соединении их между собой и обеспечивает основу для работы транспортного протокола TCP.

Протокол TCP (Transmission Control Protocol) передаёт пакеты данных по межсетевым соединениям (Интернет), устанавливает и разрывает соединения между сетевыми устройствами.

Уровни сети (Layers)

Эти три термина LAN, IP и TCP – часто называют общим названием «уровни» (Layers). LAN – это уровень локального соединения (Link layer), IP – уровень межсетевого соединения (Internetwork layer), ТСР – уровень транспорта (Transport layer).

Есть ещё верхний уровень приложений (Application layer), те программы (приложения), к которым обеспечивается доступ сетевых устройств через все три нижних уровня.

Всё это составляет «четырёхуровневую модель сети». В такой модели каждый уровень коммуницирует только с двумя соседними уровнями – верхним и нижним. Именно это и называется абстрагированием.

Приложение передаёт порцию данных на уровень TCP, который обращается к уровню IP, а тот – уже уровень соединения LAN, чтобы доставить эту порцию данных запросившему их клиенту. То есть приложение вообще никак не взаимодействует с уровнями IP и LAN, точно также, как в армии генерал не отдаёт никаких приказов, например, капитану.

Уровень LAN занимается только доставкой пакетов данных, используя свою систему адресации. Иногда уровень LAN концептуально разделяют на уровень «физического соединения» (это могут быть электрические сигналы, оптические или радиосигналы) и логического (абстрактного) соединения, который выполняет операции с пакетами цифровых данных.

Уровень приложений

Уровень транспорта (ТСР)

Уровень межсетевых соединений (IP)

Логический уровень LAN

Физический уровень LAN

Рис. 1. Иерархия уровней сети.

Понятия скорости передачи данных (Data Rate), пропускной способности (Throughput) и полосы пропускания (Bandwidth)

Любое сетевое соединение, например, на уровне LAN, характеризуется скоростью передачи данных, и она соответственно измеряется в битах в секунду (б/с). Иногда можно встретить измерение скорости передачи в байтах в секунду (Б/с), понятно, что, умножив эту скорость на 8, мы получим биты в секунду. Но тут следует быть осторожным, поскольку иногда в этот показатель входят только байты полезных данных и не учитываются служебные данные, передаваемые вместе с полезными данными.

В некоторых LAN (например Wi-Fi) скорость передачи данных может изменяться со временем, в зависимости от силы радиосигнала и нагрузки сети.

Поэтому, используется понятие пропускной способности сети (Throughput). Этот параметр выражает общую эффективную скорость передачи, с учетом служебных данных (transmission overhead), эффективность работы сетевых протоколов, а также влияние нагрузки на сеть от других источников.

Термин «полоса пропускания» (Bandwidth) может относится как к скорости передачи, так и к пропускной способности. Это наименование происходит из радиотехнологий, где сигналы передаются в определённом частотном диапазоне, который и называют «полосой пропускания». Чем шире это диапазон, тем больше скорость передачи данных по радиоканалу. Поэтому его стали применять и к скорости передачи в проводных сетях, хотя технически это не совсем корректно.

Скорости передачи данных в битах в секунду никогда не измеряют, т.к. такие скорости практически не используются. А используются килобиты в секунду кб/с (10³ бит/с), Мегабиты в секунду Мб/с (10⁶ бит/с), либо Гигабиты в секунду (Гб/с).

Продолжение следует.